La bomba de calor eléctrica en industria ha dejado de ser una promesa para convertirse en una de las tecnologías más serias a la hora de descarbonizar el calor de proceso. Con la evolución tecnológica, la subida del precio de los combustibles fósiles, los objetivos de reducción de emisiones de los principales sectores productivos y un marco regulatorio cada vez más exigente, electrificar la generación de calor con bombas de calor de alta temperatura permite a la industria ganar eficiencia, estabilidad de costes y competitividad a largo plazo.

En este artículo repasamos qué papel pueden jugar las bombas de calor en el entorno industrial, qué tecnologías existen hoy, incluidas las bombas de muy alta temperatura y la recompresión mecánica de vapor (MVR) y cómo aterrizar un proyecto real con ATuAire By Iberdrola con apoyo de los Certificados de Ahorro Energético (CAE) y energía 100% renovable.

 

 

El reto: descarbonizar el calor industrial sin frenar la producción

 

Más del 60% de la energía que consume la industria europea se destina a calor de proceso, y la mayor parte se sigue cubriendo con combustibles fósiles. Para sectores como el agroalimentario, químico, farmacéutico, textil, papelero o automoción, ese calor en forma de vapor, agua sobrecalentada o aceite térmico es el corazón de la planta. Cualquier cambio tecnológico debe garantizar continuidad operativa, calidad de producto y, además, mejorar el coste energético.

A diferencia del sector residencial y terciario, donde la electrificación con aerotermia ya está muy extendida, el entorno industrial exige potencias elevadas, temperaturas altas y una exigencia técnica mucho mayor: distintos fluidos caloportadores, integración con procesos en marcha, redundancia y disponibilidad 24/7. Por eso la estrategia ganadora no suele ser sustituir una caldera por otra solución única, sino diseñar un mix tecnológico que combine bomba de calor de alta temperatura, recompresión mecánica de vapor, fotovoltaica de autoconsumo, biomasa o calderas eléctricas según las necesidades reales del proceso.

 

El papel de la bomba de calor en la industria: cómo funciona y qué la diferencia del entorno residencial

 

Una bomba de calor industrial trabaja sobre el mismo principio termodinámico que una doméstica: aprovecha un foco frío, calor residual de procesos, condensación de máquinas de frío, efluentes, y mediante un ciclo de compresión, eleva su temperatura hasta el nivel útil para el proceso. La gran diferencia está en las temperaturas de impulsión, las potencias y los fluidos con los que trabaja.

El foco frío típico en entornos industriales puede ser calor residual de procesos de refrigeración, secaderos, hornos o efluentes con temperaturas entre 30 y 120 °C. El foco caliente entrega agua caliente, agua sobrecalentada, aceite térmico o vapor a presiones útiles para el proceso. Las potencias van desde unos cientos de kW hasta varios MW térmicos por equipo, escalables en paralelo.

El indicador clave es el COP (Coefficient of Performance): cuántos kWh de calor entrega la bomba por cada kWh eléctrico consumido. En aplicaciones industriales realistas, los COP se sitúan habitualmente entre 2 y 5. Si esa electricidad procede además de fuentes renovables, la huella de carbono del calor entregado tiende prácticamente a cero.

En cuanto a los refrigerantes, la solución más extendida en aplicaciones agua-agua es el R-1234ze o R-1234yf, con muy bajo potencial de calentamiento global. Para procesos que requieren mayor temperatura o potencia, se utilizan el R-717 (amoníaco), con excelentes prestaciones termodinámicas y huella de refrigerante nula, o el R-600a (isobutano), frecuente en bombas de calor industriales de alta temperatura. En aerotermia y aplicaciones de menor escala, el R-290 (propano) gana terreno por su bajo GWP y buena eficiencia.

Vale la pena mencionar también equipos como los de Enerin, que se alejan de este esquema convencional: trabajan según un ciclo Stirling, sin cambio de fase del fluido de trabajo. Esto les confiere un perfil de operación diferente, con la posibilidad de trabajar con fuentes de calor muy variables, aunque se trata de una tecnología todavía menos extendida que las bombas de compresión estándar.

 

 

Bombas de calor de alta y muy alta temperatura (HTHP y VHTHP)

 

El gran salto reciente ha sido el desarrollo de bombas de calor de alta temperatura (HTHP) y muy alta temperatura (VHTHP), capaces de cubrir rangos que antes parecían territorio exclusivo de las calderas.

• HTHP: temperaturas de impulsión típicas de 90 a 160-165 °C, potencias de varios cientos de kW por equipo y COP en rango 2-7.
• VHTHP: tecnologías emergentes que alcanzan hasta 180-200 °C, abriendo la puerta a aplicaciones que requieren vapor saturado a media presión.

En términos de madurez tecnológica, conviene situar estas soluciones en el contexto del TRL (Technology Readiness Level), la escala de 1 a 9 que mide el grado de desarrollo de una tecnología, desde la investigación básica hasta el despliegue comercial pleno. Las HTHP se sitúan ya en TRL 8-9: productos disponibles en el mercado, con referencias industriales contrastadas. Las VHTHP se encuentran en su mayoría en TRL 6-7, con pilotos demostrativos en funcionamiento y primeras instalaciones comerciales, lo que las convierte en una apuesta sólida para proyectos con cierto horizonte de planificación.

Entre los fabricantes que marcan el paso en este segmento destaca SPH (Alemania), con compresores de pistón de alta temperatura optimizados para refrigerantes de bajo GWP, y Enerin, cuya tecnología de ciclo Stirling, sin cambio de fase del fluido de trabajo, es capaz de alimentar vapor entre 1 y 10 bar. Estos equipos resultan especialmente interesantes para plantas farmacéuticas y aplicaciones alimentarias, sectores donde las exigencias de temperatura y la trazabilidad del proceso son determinantes.

 

Recompresión mecánica de vapor: aliada clave de la electrificación

 

Junto a las bombas de calor de alta temperatura, la recompresión mecánica de vapor (MVR) y la recompresión térmica de vapor (TVR) son tecnologías muy maduras para procesos donde existe vapor de baja energía que hoy se descarta.

• TVR (Thermal Vapor Recompression): utiliza un eyector accionado por vapor motriz de alta presión para comprimir el vapor sobrante de baja presión, devolviéndolo al proceso. Es una solución sencilla y robusta, pero sigue dependiendo del vapor de alta procedente normalmente de una caldera.
• MVR (Mechanical Vapor Recompression): sustituye el eyector por un compresor accionado eléctricamente. El vapor de baja se recomprime y se reintroduce al proceso, eliminando casi por completo la necesidad de aporte externo de vapor. Es la opción más eficiente y la que permite el mayor grado de electrificación.

En aplicaciones de evaporación o concentración (por ejemplo, productos lácteos, zumos, residuos químicos), pasar de un evaporador de doble efecto convencional a MVR puede reducir el consumo energético específico desde el entorno de 0,4 kWh por kg evaporado hasta valores cercanos a 0,05-0,15 kWh/kg, lo que se traduce en reducciones de emisiones de CO₂ que pueden superar el 90% si la electricidad es renovable. La combinación de bomba de calor de alta temperatura + MVR es uno de los esquemas más potentes para descarbonizar plantas con demanda intensiva de vapor.

 

Ventajas frente a sistemas tradicionales (gas natural, gasóleo, biomasa)

 

Comparada con una caldera convencional, la bomba de calor industrial ofrece beneficios concretos y medibles:

• Eficiencia muy superior: mientras una caldera de gas eficiente entrega aproximadamente 0,9 kWh térmicos por cada kWh de gas, una bomba de calor entrega varios kWh térmicos por kWh eléctrico. El gasto energético total cae de forma significativa.
• Reducción drástica de emisiones de CO₂: según los últimos análisis del sector eléctrico en España, el mix de generación cada vez es más renovable, por lo que electrificar el calor reduce el factor de emisión asociado de manera estructural. Si se contrata además suministro eléctrico con energía verde de Iberdrola, las emisiones directas asociadas al proceso pueden reducirse hasta el 100%.
• Estabilidad y previsibilidad de costes: la exposición al precio del gas y de los derechos de emisión se reduce, lo que facilita planificar márgenes a varios años vista.
• Aprovechamiento del calor residual: procesos que hoy disipan calor en torres de refrigeración pueden convertirse en focos fríos útiles para la bomba de calor, mejorando el rendimiento global de la planta.
• Cumplimiento normativo: ayuda a alinearse con directivas europeas de eficiencia energética en edificios e industria, planes de descarbonización sectoriales y obligaciones de ahorro asociadas al sistema de CAE.
• Imagen y posicionamiento ESG: electrificar el calor es una palanca tangible y comunicable en las memorias de sostenibilidad de la compañía.

 

Aplicaciones industriales de la bomba de calor de alta temperatura

 

El precalentamiento de agua de proceso, fluidos térmicos o aire de combustión es uno de los usos más rentables: temperaturas moderadas, demanda continua y mucho calor residual disponible. Para aplicaciones de vapor de baja y media presión, las bombas de calor de muy alta temperatura combinadas con MVR pueden suministrar vapor entre 1 y 10 bar, cubriendo gran parte de las necesidades de fábricas alimentarias, químicas o farmacéuticas.

Lácteos, bebidas, conservas, cárnicas o panificación trabajan con procesos térmicos en el rango 60-160 ºC: pasteurización, esterilización, secado, evaporación, limpieza CIP. Es uno de los sectores donde la bomba de calor encaja de forma más natural, sustituyendo calderas de gas natural o gasóleo y aprovechando el calor residual de cámaras de frío y máquinas de proceso.

En química fina, formulación o farmacia, la demanda típica de vapor a 6-10 bar para reactores, esterilización y limpieza encaja con las prestaciones de las bombas de calor de muy alta temperatura. Casos reales en grandes operadores farmacéuticos demuestran que una bomba de calor de unos 700 kW térmicos, alimentando vapor a 10 bar, puede generar varios miles de MWh anuales y evitar miles de toneladas de CO₂ al año, frente a la alternativa convencional con gas natural.

 

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